A cavidade láser é o primeiro filtro espacial que selecciona só os raios lixeiros que están moi preto do eixe de A cavidade: os demais pérdense por mor da progresiva remotencia do eixe e da dimensión finita dos espellos (Figura 8).
Vese que un láser estatal estacionario produce unha onda luminosa cuxa estrutura espacial non varía no tempo, e isto, a pesar dos numerosos allentos e volve á cavidade. Neste caso, a cavidade láser debe admitir inevitablemente unha onda luminosa capaz de estenderse na cavidade volvendo idéntico a si mesmo en cada punto da cavidade tras unha volta. Esta onda pode existir baixo certas condicións, é xeralmente unha chamada “Gaussian”, cuxa distribución de iluminación ten unha forma gaussiana nun plano perpendicular ao eixe de propagación. Físicamente, a onda gaussiana concentra a luz. No eixe de a cavidade. Unha onda gaussiana que se espalla no espazo parece un pincel de luz: falamos do feixe gaussiano. Ao poñer un cartón ou un detector nun avión perpendicular ao eixe de propagación da propagación. A onda (na saída do láser), pódese medir a súa iluminación en calquera punto (é dicir, o número de fotóns por segundo por unidade de superficie). Esta iluminación ten unha forma de gaussiana neste avión (Figura 9).
Pode definir neste avión unha determinada extensión espacial da onda lixeira. O raio do feixe neste avión é por definición a distancia entre o eixe óptico eo lugar onde a iluminación está dividida por 1 / e2 con respecto á máxima iluminación da onda. Chámase W.
Unha onda gaussiana esténdese dun xeito pouco particular que non parece unha propagación no sentido da óptica xeométrica. Admite un tamaño mínimo de W0 nun plano en particular (este lugar chámase o colar de viga ou cintura en inglés) (Figura 10). Entón lonxe do pase, diverge “en liña recta” cun ángulo de diverxencia. Estes dous tamaños están vinculados pola seguinte relación:
para un láser de neón helio, por exemplo, o raio do feixe no O avión do pase é de aproximadamente 1 mm. Isto corresponde a unha diverxencia moi baixa de 0.2mrad (é necesario propagarse a 5 m do colar para que o raio do feixe se duplicou!). É imposible ter tales propiedades con luz do clásico lámpadas.
A fórmula anterior tamén expresa o feito de que se o A divergencia do feixe é xenial (por exemplo, cunha lente usada para centrar o feixe) o raio do raio no avión de pasos é moi pequeno. En xeral, é posible Centrando un raio con láser nun radio da orde da lonxitude de onda. Isto tamén se podería facer cunha lámpada clásica pero a diferenza é o número de fotóns que é posible traer por segundo nunha pequena superficie. É moi baixo para unha lámpada clásica mentres é considerable para un láser. Por exemplo, un feixe de 633 NM que leva un poder de luz de 1MW corresponde a un fluxo de 1015 fotóns por segundo e este raio pode ser facilmente centrado nunha mancha dun radio da orde do micrómetro (Figura 11). Así, a densidade de potencia dun láser simple de neón de neón nun punto de foco pode superar en gran medida o que sería dado pola imaxe do sol enfocado por unha lente.